เครื่องสแกนใบหน้า (FACE SCAN) ทำงานยังไง

หลักการทำงานของ FACE SCAN

มีใครเคยดูซีรี่เรื่อง "Las Vegas" บ้าง? ในเรื่องนี้ เราจะได้เห็นการทำงานของซอฟแวร์ที่ช่วยในการจดจำใบหน้า (Facial Recognition Software) ในทุกๆตอนของซีรี่ย์ หน่วยรักษาความปลอดภัย ของโรงแรม Montecito และ คาซิโน ใช้ระบบการตรวจตราผู้ร้าย หรือคนที่โดนแบล็คลิส ห้ามเข้ามาภายในโรงแรม มันจะอาศัยการดึงข้อมูลจากฐานข้อมูลในระบบ

เพื่อเทียบเคียงความเหมือนและระบุตัวบุคคลในตอนท้ายของซีรี่ย์ คนร้ายที่ถูกจับได้ ก็จะถูกส่งเข้าตาราง เรื่องที่ดูเหมือนง่ายในซีรี่ย์ ไม่ได้แปลว่ามันจะง่ายในโลกของความเป็นจริงในปี 2001 สถานีตำรวจ Tampa ติดตั้งกล้องที่มีระบบตรวจจับใบหน้าหลายตัว ในเขตสถานบันเทิงของเมือง Ybor ซึ่งเป็นท้องถิ่น ที่อยู่ภายใต้ความคุ้มครองของพวกเขาด้วยเหตุผลที่ว่า มันจะเป็นการลดจำนวนของอาชญากรรมลงได้ แต่ทว่า ระบบก็ล้มเหลวและโดนถอดถอนออกเนื่องจากไร้ซึ่งประสิทธิภาพในปี 2003 ผู้คนที่อยู่ในท้องถิ่นนั้นๆ ต่างพากันสวมหน้ากากและทำกริยาหยาบคาย เพื่อที่จะทำให้กล้องจับภาพได้ไม่ชัดเจนและระบุไม่ได้ ว่าใครเป็นใคร

สนามบิน Logan ของเมือง บอสตัน ใช้กล้องถึงสองตัว เพื่อใช้สแกนใบหน้า (face scan) คนเพื่อทดสอบระบบการจดจำใบหน้า ที่จุดรักษาความปลอดภัยภายในสนามบิน โดยอาสาสมัครจำนวนหลายคน เป็นเวลากว่าสามเดือน แต่ผลลัพธ์ที่ได้เป็นที่น่าผิดหวัง ระบบสามารถทำงานได้แม่นยำเพียง 61.4 เปอร์เซ็นจึงทำให้สนามบินต้องหามาตรการรักษาความปลอดภัยอย่างอื่นมาใช้ (ข้อมูลจากศูนย์ Electronic Privacy Information)

มนุษย์มีความสามารถที่จะแยกแยะใบหน้า และจดจำใบหน้าได้ คอมพิวเตอร์ในตอนนี้ ก็สามารถทำได้แบบนี้เช่นกัน ในช่วงกลางปี 1960 นักวิทยาศาสตร์เริ่มใช้คอมพิวเตอร์ ให้สามารถจดจำใบหน้าได้ ตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา ซอฟแวร์ที่เกี่ยวกับการจดจำใบหน้าจึงพัฒนาตั้งแต่นั้นเป็นต้นมาในบทความนี้ เราจะมาดูกันว่า ระบบการจดจำใบหน้า มีความเป็นมาอย่างไร อะไรคือการเปลี่ยนแปลงที่เพิ่มประสิทธิภาพความสามารถในการจดจำใบหน้า และรัฐบาล รวมไปถึงบริษัทต่างๆ ใช้ หรือ วางแผนที่จะใช้ มันอย่างไร?

เทคโนโลยีการจดจำใบหน้า
     บริษัท Identix ที่ตั้งอยู่ที่รัฐ Minnesota เป็นหนึ่งในหลายบริษัทที่พัฒนาเทคโนโลยี ชีวภาค (Biometrics มาใช้ได้จริง เช่น ระบบ เครื่องสแกนลายนิ้วมือ ( finger scan ) และหนนึ่งในนั้นคือระบบ การจดจำใบหน้า เพื่อนำมาผลิตเป็น เครื่องสแกนใบหน้า หรือ Face scan โดยซอฟแวร์ที่ชื่อว่า FaceIt สามารถเลือกใบหน้าจากกลุ่มคนที่มีจำนวนมากๆได้ และนำใบหน้านั้นไปเทียบเคียงกับฐานข้อมูลที่เก็บไว้ในระบบ มันจำเป็นจะต้องรู้ว่าอะไรคือใบหน้า และอะไรคือพื้นหลัง นี่คือสิ่งที่จะทำในซอฟแวร์นี้ทำงาน ซอฟแวร์การจดจำใบหน้าขึ้นอยู่กับความสามารถของการจดจำใบหน้านั้นๆ และแยกแยะเอกลักษณ์ของใบหน้า ซึ่งแต่จะคนมีไม่เหมือนกัน

     ใบหน้าของแต่ละคนนั้นมีหลากหลาย เช่นเราสามารถแยกแยะใบหน้าจากความโดดเด่นนั้นๆได้ ความสูง – ต่ำของหน้าผาก หรือคาง หรือแม้แต่จมูก สิ่งเหล่านี้นี่เองที่เป็นสิ่งที่นำไปใช้แยะแยะใบหน้าได้ โปรแกรม FaceIt จะกำหนดคุณลักษณะสำคัญบนใบหน้า ซึ่งใบหน้าของคนแต่ละคน มีจุดที่สามารถกำหนดได้ถึง 80จุด ซอฟแวร์จะวัดโดยตรวจสอบจากจุดสำคัญเหล่านี้:ระยะห่างระหว่างตา ความกว้างของจมูกความลึกของเบ้าตา รูปร่างของโหนกแก้ม หรือแม้กระทั่งความยาวของแนวกราม จุดที่สำคัญเหล่านี้ วัดโดยการสร้างรหัสการคำนวณที่เรียกว่า Faceprintที่ซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวแทนของใบหน้า ในระบบฐานข้อมูลในอดีตที่ผ่านมาซอฟต์แวร์ที่เกี่ยวกับการจดจำใบหน้าได้อาศัยภาพแบบ 2มิติ(2D)เพื่อเปรียบเทียบหรือระบุภาพ 2 มิติอื่นจากฐานข้อมูลภาพที่ถ่ายมานั้นจะต้องเป็นใบหน้าที่ตรง หันหน้าเข้ากับกล้องถ่ายรูป เพื่อที่จะทำให้เกิดผลลัพธ์ที่มีประสิทธิภาพ และแม่นยำ หากมีมีความแตกต่างของแสง หรือ การแสดงสีหน้าเพียงเล็กน้อย ก็จะทำให้เกิดปัญหา ภาพไม่ตรงกับระบบฐานข้อมูล เรื่องนี้ถือว่าค่อนข้างที่จะเป็นปัญหาอย่างมากกรณีส่วนใหญ่ หากภาพที่ถ่ายไม่ได้อยู่ในสภาพแวดล้อมที่มีการควบคุม แม้แต่แสงที่เปลี่ยนไปเพียงเล็กน้อย หรือการใบหน้าไม่ตรง ก็จะเป็นเหตุให้ประสิทธิภาพของระบบลดลง ทำให้ไม่สามารถเทียบเคียงใบหน้ากับฐานข้อมูลได้ ในส่วนถัดไป เราจะมาดูกันว่า ปัญหาดังกล่าว จะสามารถแก้ไขได้ด้วยวิธีใด

ระบบจดจำใบหน้าแบบ 3 มิติ

การจดจำใบหน้า ด้วยรูปแบบ 3 มิติ ดูมีแนวโน้มว่าจะเป็นสิ่งที่เพิ่งจะเกิดขึ้นมาใหม่ ระบบนี้อ้างว่าจะให้ความแม่นยำที่มากขึ้น การถ่ายภาพใบหน้าของบุคคลแบบ 3 มิติ จะใช้คุณลักษณะที่โดดเด่นของใบหน้า เช่น เนื้อเยื่อแข็ง และ กระดูกในส่วนที่เห็นได้ชัดที่สุด (เบ้าตา, จมูก และคาง) เพราะว่าสิ่งเหล่านี้ จะไม่ซ้ำกัน และไม่เปลี่ยนไปตามกาลเวลาการจดจำใบหน้าแบบ 3 มิติ สามารถใช้งานได้ในที่มืด และสามารถจดจำใบหน้าในมุมมองอื่นๆได้ด้วยการวัดความลึกและแนวตกกระทบของแสง สามารถจดจำมุมมองได้ถึง 90 องศาการใช้ซอฟแวร์ 3 มิติ ระบบต้องประมวลผลเป็นขั้นตอน เพื่อที่จะตรวจสอบ และระบุตัวบุคคลการตรวจจับรับภาพด้วยการแสกนแบบดิจิตอล ของภาพถ่ายที่เคยถ่ายไว้แล้วแบบ 2 มิติ (2D) หรือ ใช้วีดีโอไฟล์ เพื่อที่จะจำแนกบุคคลในแบบ 3 มิติ (3D)

การจัดตำแหน่ง

เมื่อมีการตรวจจับใบหน้าแล้ว ระบบก็จะกำหนด ตำแหน่งของศีรษะ ขนาด และการวางท่าทาง อย่างที่บอกไปตอนแรกว่าเครื่องสามารถจำแนกตัวแบบได้กว้างถึง 90 องศา ในขณะที่ระบบการจดจำแบบ 2 มิติ (2D) จะต้องหันหน้ามาทางกล้องอย่างน้อย 35 องศา ซึ่งตรงนี้ถือว่าเป็นข้อได้เปรียบของการจดจำใบหน้าแบบ 3 มิติการวัดขนาดหลังจากที่ระบบวัดขนาดโครงหน้า แล้วก็จะสร้างแม่แบบใบหน้านั้นขึ้นมาการสร้างตัวแบบระบบจะแปลงค่าของแม่แบบ ให้เป็นรหัสเฉพาะที่ไม่ซ้ำกัน รหัสนี้จะนำไปแจกจ่ายให้แม่แบบ เพื่อเป็นการแทนค่าที่แสดงถึงคุณสมบัติเด่นบนใบหน้า

การจับคู่
      ถ้าหากรูปภาพที่ถ่ายมานั้นเป็นแบบ 3 มิติ และฐานข้อมูลมีรูปภาพ 3 มิติ ที่ตรงกันแล้วการเทียบเคียงความเหมือนกันของภาพก็จะเริ่มต้นขึ้น แต่อย่างไรก็ตาม จะมีความยากในการเทียบเคียงรูปภาพที่ยังเป็น 2 มิติอยู่ เนื่องจาก ภาพแบบสองมิตินั้นมีมิติ ที่ไม่มีด้านลึก นั่นเองเทคโนโลยีใหม่นี้ กำลังเข้ามามีบทบาทในการแข่งขัน เมื่อภาพแบบ 3 มิติ ถูกถ่ายขึ้น จุดหลายจุดที่แตกต่างกัน (ส่วนมาก 3 จุด) ถูกระบุไว้ ยกตัวอย่างเช่น ตาชั้นนอกนัยน์ตา และปลายจมูก จะนำมาใช้ในการวัด ในขั้นตอนหารวัด ขึ้นตอนวิธีจะแปลงภาพเป็น 2 มิติ หลังจากนั้น ซอฟแวร์ก็จะประมวลผลภาพ กับฐานข้อมูลที่มีอยู่ในระบบเพื่อค้นหาการเทียบเคียงที่เข้ากันได้มากที่สุด
การตรวจสอบ
      ขั้นตอนสุดท้ายคือการตรวจสอบรูปภาพที่ตรงกับรูปในฐานข้อมูล ยกตัวอย่างเช่น รูปภาพถ่ายใบหน้าคนที่ได้ อาจจะตรงกับรูปภาพในระบบฐานข้อมูลของฝ่ายข้อมูลรถยนต์เพื่อที่จะบอกว่าคนๆนั้นคือใคร ถ้าหากการตรวจสอบสมบูรณ์ รูปภาพก็จะถูกเปรียบเทียบ และให้ผลลัพธ์ออกมาเป็นคะแนน ในกรณีนี้ อาจจะต้องถ่ายภาพมาหลายๆภาพ เพื่อตรวจสอบรูปภาพจากระบบฐานข้อมูลก็ได้

6 คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับการรู้จำใบหน้า ( FACIAL RECOGNITION)

1. การรู้จำใบหน้า ( facial recognition) หรือ face scan คืออะไร หากเราพูดถึงการรู้จำใบหน้า จะมีทั้งเครื่องมือในระดับพื้นฐานและระดับสูง  ระดับพื้นฐานนั้นเพียงเพื่อตอบโจทย์ว่านี่เป็นใบหน้าหรือไม่เท่านั้น ซึ่งเป็นเทคโนโลยีที่พบทั่วไปในซอฟท์แวร์ประเภทแก้ไขภาพต่างๆ ซึ่ง iPhoto ของ Apple มีความโด่งดังในเรื่องการแยกแยะใบหน้า จากวัตถุ หรือ สัตว์  แต่หากเราพูดถึงในระดับสูงนั้น เป็นตอบโจทย์ที่ว่า นี่เป็นใบหน้าเฉพาะหรือไม่  และหากคุณสร้างคาแรคเตอร์ในเกมวีดีโอ จะทราบว่าใบหน้ามีความเป็นเอกลักษณ์จากการรวมกันของหลายๆลักษณะ ทั้งความกว้างของจมูก ตา ความลึกของขากรรไกร ความสูงกระดูกแก้ม ระห่างระหว่างดวงตา  ซึ่งโปรแกรมรู้จำใบหน้าจะนำลักษณะเหล่านี้แปลงเป็นโค้ดตัวเลข เพื่อเปรียบเทียบกันกับใบหน้าในฐานข้อมูลเพื่อนำไปใช้งานในอุปกรณ์ต่างๆ เช่น Face scan หรือ เครื่องสแกนใบหน้า เป็นต้น
2. ในปัจจุบัน face scan ถูกนำไปใช้อย่างไรบ้าง การรู้จำใบหน้านั้นถูกใช้อย่างแพร่หลายทีเดียว ทั้งบนอินเทอร์เน็ต  การแต่งรูปภาพ ด้านความปลอดภัย ทางด้านกฎหมาย และอีกหลายอย่างที่คุณอาจคาดไม่ถึง เช่น เว็บหาคู่FindYourFaceMate.com ที่ใช้หลักการความเหมือนของใบหน้า ซึ่งหากเหมือนกันก็มักจะดึงดูดกันต่อกันนอกจากนี้ยังมีแอพพลิเคชั่นทางโทรศัพท์ เช่น Facer ที่จับคู่ใบหน้ากับดารา โดยใช้การรู้จำใบหน้า  สำหรับการแชร์รูปภาพนั้น ใช้การรู้จำใบหน้าเพื่อสแกนใบหน้าและแนะนำแท็ก โดยจำข้อมูลจากแท็ก ทั้งทรงผมแสง มุม ไดแก่ iphoto picasa windows live photo gallery facebook เป็นต้น
3. เครื่องสแกนใบหน้าแม่นยำขนาดไหนกัน ความแม่นยำอยู่ที่ 90.31% ของด้านหน้าใบหน้า แต่ ท่าทางการแสดงออก แสง การแต่งหน้า ทรงผม แว่นตา หรืออื่นๆก็อาจลดความแม่นยำลงได้
4. คุณจะถูกรู้จำใบหน้าได้มากแค่ไหน การรู้จำใบหน้าขึ้นอยู่กับรูปภาพในฐานข้อมูลนั่นเอง แล้วอะไรล่ะที่มีฐานข้อมูล ฐานทัพสหรัฐหรือเปล่า แต่ก็เพียงแค 75 ล้านรูปเท่านั้น ฐานข้อมูลขนาดใหญ่คือ facebook นั่นเอง กว่า 140 พันล้านรูป ทำให้ facebook มีโอกาสสูงในการรู้จำใบหน้า หากต้องการหลีกเลี่ยง ไม่ควรใช้รูปโปรไฟล์ทีคล้ายรูปสมัครงาน หรือใส่ชื่อจริง ข้อความอธิบายที่คล้ายกัน หรือจำกัดการเขาถึงรูปภาพเหล่านั้น แต่ถ้าเห็นเป็นเครื่อง face scan หรือ เครื่องสแกนใบหน้า นั้นเต็มที่แค่หลัก 1,000 รูป
5. ความเสี่ยงของการรู้จำใบหน้าคืออะไร โปรแกรมการรู้จำใบหน้า ทำหน้าที่รวบรวมข้อมูลสาธารณะต่างๆเข้าด้วยกัน ไม่ว่าจะเป็นรูป ชื่อ ที่อยู่  เรียกว่า augmented reality เป็นเทคนิคที่จะรวมรวมข้อมูลทั้งออนไลน์และออฟไลน์เข้าด้วยกัน ถ้าอาชญากรมีข้อมูลเหล่านี้ ก็ย่อมก่อให้เกิดความเสี่ยง เช่น เปิดบัตรเครดิตใหม่ หรือเปิดบัญชีธนาคารใหม่โดยใช้ชื่อของคุณ อาจจะเขียนเช็คไม่ดี หรือทำให้ประวัติการเงินของคุณเสียรวมถึงการจี้ข้อมูลบนสังคมออนไลน์  ไม่ว่าจะเป็นการปลอมเป็นคุณ อ่านข้อความหรือโพสข้อความในฐานะของคุณ ในบางครั้งกระบวนการประมวลผลของการรู้จำใบหน้าอาจมีความผิดพลาดขึ้นได้ และนั่นอาจทำให้มีการจับคนร้านผิดตัว เช่น ที่สนามบิน มีการสแกนใบหน้านักท่องเที่ยวเพื่อเปรียบเทียบกับผู้ก่อการในฐานข้อมูล ถ้ากระบวนการผิดพลาด ทำให้มีการกักตัวบุคคลที่ไม่ใช่ไว้ทำให้เสียเวลา ทาง Boston’s Logan Airport จึงเลิกทดลองใช้การรู้จำใบหน้า ในปี 2002
6. การรู้จำใบหน้ามีประโยชน์อะไรบ้าง เมื่ออัพโหลดรูปภาพจำนวนมาก ระบบการรู้จำใบหน้าจะช่วยแนะนำ tags ให้แก่คุณ  ช่วยลดเวลาได้ดีกว่าการที่คุณต้องมานั่ง tags เองทั้งหมด การรู้จำใบหน้ายังมี prosopagnosia ที่ทำให้ใบหน้าด้านหน้าหายไป ทำให้ไม่สามารถรู้จำใบหน้าได้  และแม้ว่าคุณจะเปลี่ยนชื่อเพื่อเลี่ยงการจับกุมได้ แต่การเปลี่ยนใบหน้าเป็นเรื่องยาก และเป็นเทคโนโลยีเบื้องต้นในการนำไปผลิตสินค้าเชิงพานิชย์อย่าง face scan หรือ เครื่องสแกนบหน้า นั่นเอง